问题是天文学家不知道这些星云和银河系有什么关系,是在银河系内还是银河系外。但是我们要注意,我们仍然不知道银河系和宇宙的关系是什么,我们甚至可能认为银河系就是宇宙。天文学家通过收集银河系可观测部分的数据及其邻近星系的数据,绘制出了银河系的俯视图。由此,我们可以看到一个扁平的盘状银河系。很多人不禁要问,为什么银河系的整体形状是一个扁平的圆盘?

为什么银河系是螺旋状的?

这个问题问得非常好,所谓不识庐山真面目,只缘身在此山中,在很久以来我们是并不知道银河系的形状,甚至并不知道银河系的存在!在我们地球上看上去,银河只是一条光带,这正是中文里银河银色光亮的河流,希腊以来的传统把它称为奶汁之路。古代我们并不知道银河究竟是什么,所以也就没法有银河系这个词了。1609年开始,伽利略用望远镜,观测夜空,他发现原来银河也是由无数的恒星光点组成,但这个时候也并不知道它是究竟是什么形状的——因为还没有办法去测量恒星的距离。

过了150年之后,英国天文学家赫歇尔假设,所有的恒星都是同样的,测量了天空每个方向上的恒星数量,从而发现,原来天上所有的恒星,总是在一个盘子的形状里聚集这一点是正确的,而太阳正好位于这个盘子的中心这一天后来被证明是错误的,从而发现了银河系的存在。但我们要注意的是,我们还并不知道银河系和宇宙是什么关系,甚至可能认为银河系就是宇宙。

当时天文学家们发现了天空中还有一些并不是恒星的天体,是成为呈云雾状,称为星云。问题是,天文学家也不知道,这些星云和银河系是什么关系,究竟是在银河系之中,还是在银河系之外。这样又过了150多年,天文学家们制造了越来越大的望远镜,发现有些星云是呈旋涡状的,有些不是,而是球状星团或行星状星云。在1925年,美国天文学家哈勃发现呈漩涡状的仙女星云离我们的距离非常遥远,是跟我们的银河系独立的恒星系统。

所以只有到这时候,天文学家们才确认,银河系只是,宇宙当中的一个组成部分。随着恒星天文学的发展,天文学家们逐渐能够测量出恒星的距离,也就能够知道银河系到底是什么结构的,这样才发现了银河系的旋涡结构。也就是说,银河系和仙女星系都是漩涡结构的。因为银河系中有大量的尘埃,吸收和阻挡恒星的光线,越是星系中心的位置,结构越难测量,直到二十世纪末,银河系中心还有一个棒状结构,也就是棒旋星系。

银河系是螺旋状,围绕银河系黑洞旋转,为什么是一个面的呢?

我们的银河系是一个棒旋星系,它的直径有10万光年,包含有1000亿至4000亿颗恒星。银河系从正面看是这样的。从图中看来,银河系就像电风扇一样,从银心延伸出几条旋臂,螺旋形地绕着银心伸展开来。银河系的大部分恒星都集中在旋臂上,并且所有恒星都在围绕着银心作公转运动。银河系的旋臂是恒星相对集中的区域,相邻两条旋臂之间的空白处也不是什么都没有,而是恒星相对稀疏一点而已。

那么银河系的旋臂是不是也像电风扇的叶片一样,是整体刚性地绕着银心旋转呢?不是的。所有的恒星都在各自绕银心公转,就像公路上一辆辆飞奔的汽车一样。公路上开行的汽车有二个普遍现象一倘若道路没有阻塞,各个车辆就会开得很快,某段公路上同一时间内的车辆数就会显得稀少二若是前方有红灯或者其它阻碍,各个车辆行进的速度就会慢下来,这时某段公路上的车辆就会明显增多了。

银河系也是这样,旋臂间的空白区恒星少是因为那个区域的恒星跑得快一些,而旋臂上之所以恒星密集,是因为那里的恒星跑得慢一些而已。因此我们的银河系从远处看就像一把不动的电风扇,在数十亿年里看旋臂是不动的,动的是恒星。恒星们奔跑着,时而快时而慢,时而进旋臂时而出旋臂,进旋臂后就放慢了步伐,出了旋臂又加快了行进的速度…。

为什么太阳系银河系等星系都是几乎是在一个平面?

因为如果有两个平面,这个星系系统就是不稳定的。同时也可以从星系演化的角度来理解。在星系形成的早期,气体和尘埃物质首先聚集在一起,然后会形成行星体。此时,如果有两个平面,这两个平面中的气体必然相交。与行星不同,气体可以并行运行,不会互相矛盾。当它们相遇时,会产生混沌行为,使系统朝着更稳定的方向运动——也就是单盘。


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